(57)【要約】【課題】従来の積層金型の弱点である金型強度不足や成形品の外観見栄えの劣る点を、鋳物製の金型レベルの型強度と成形品の品質を高め、かつ型製作期間の短縮を図る。【解決手段】積層金型の積層部位によって強度不足、外観品質不良となる部位は厚板の金属板で構成する。薄板部は３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータをレーザカッターにより切断し、厚板部は薄板金属板をレーザカット後積層した形状レベルにＮＣ加工機で荒加工を薄板部のレーザ加工と同時並行に進行する。加工後順次積層し、結合後ＮＣ加工で形状部を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータで金属板を切断し、順次金属板とろう材を交互に積層し加圧・加熱して金属板を結合後段差を仕上げて製品形状を形成する積層金型において、製品形状により薄板の金属板の積層では金属板の形状線が成形品に転写されたり、形状の細い凸部が剥離する等の外観品質及び金型強度上問題になる箇所には１０ｍｍ以上の厚板の金属板で構成して順次積層後、ボルト締め・溶接・ろう付けの組み合わせにより結合して製品形状にＮＣ加工した積層金型。
【請求項２】
薄板の金属板は３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータによりレーザカッターで形状線や基準穴・ボルト穴を切断加工し、厚板部は凸型においては最大側のスライスデータで、凹型においては最小側のスライスデータでガスカット等により切断して上下面や基準穴・ボルト締結用穴を加工後、薄板をスライスデータで切断後積層した形状にＮＣ加工機で荒加工し、順次積層後、ボルト締め・溶接・ろう付け等の組み合わせにより結合後、製品形状切削データによりＮＣ加工機で製品形状に加工する「請求項１」の積層金型の製造法。
【請求項３】
３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータで金属板を切断し、順次金属板とろう材を交互に積層し加圧・加熱して金属板を結合後段差を仕上げて製品形状を形成する積層金型において、製品形状がなだらかな斜面部やＲ部分で金属板の先端がナイフエッジ状になる部分は順次積層・結合後に金属板端部を熔接し、製品形状面に小さな凹凸の形状がある部分は積層・結合後肉盛溶接をしてラフ形状を創成し製品形状切削データによりＮＣ加工機で製品形状に加工する積層金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板金プレス金型や樹脂成形型において複数の金属板を積層してなる積層金型構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新商品の開発において市場に受ける商品を他メーカに先駆けて短期間に開発することが厳しい販売競争に勝つためには重要である。プレス加工や樹脂成形加工においてはその金型の製作期間短縮が最重要課題である。
３次元曲面形状を有する金型の製作は鋳物や鋼材のブロックから３次元ＮＣ加工機で切削後、研磨仕上げをしていた。大型のプレス金型は主に鋳物から製作するが、図２のプロセスに示すように、製品データが作成されてから金型設計、フルモールドデータ作成・加工、鋳造と鋳物ができるまでの期間が大きなネックとなっており、更に鋳造後に機械加工が集中し、作業が直列的で製作期間短縮が困難であった。
【０００３】
積層金型は薄板を３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータによりレーザカッター等で形状を切断し、順次積層して３次元形状を形成することで短期間で安価な金型を製造できることを特徴としていた。しかし、製品形状によっては成形品に積層金属板の形状線が転写されて外観品質において見栄えに劣る点や、細い凸が剥離するなどの問題があった。
【特許文献１】特開２０００−３２９０３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の薄板を積層した積層金型の弱点である型強度不足や成形品の外観品質の見栄えの劣る問題を鋳物製の金型レベルに高め、更に同時並行加工によって製作期間の短縮を図る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
薄板の金属板を積層して３次元形状を形成する方法を変えて、鋳物に代わる素材を短期間に準備できる金型構造とその製造方法とする。自動車用鋼板や構造用鋼板など市場に常にある汎用素材を用い、積層金型の金属板を製品形状によって薄板部分と厚板から形状を削りだす部分に分け、薄板部分は従来方式のレーザカッターで加工し、厚板部分は薄板の金属板をスライスデータにより切断・積層した形状レベルに荒加工するデータを作成し、ＮＣ加工機で階段状に荒加工する。該荒加工は切削切り込み量が鋳物製の型に比べ安定しており連続無人加工が可能で、加工時間の短縮に効果がある。積層後金属板を結合して製品形状切削データによって無人でＮＣ加工する。その製造のプロセスは図２に示すようにスライスデータが作成できると、汎用素材から薄板のレーザ加工と厚板のＮＣ加工機での荒加工が同時並行にできる。鋳物製の型においては、鋳物ができるまでの期間が長く、形状のＮＣ加工の切削量が大きく有人の荒加工と無人の仕上げ加工が必要になり、作業が全て直列的で機械加工においても積層金型に比べ製作期間に大きな差となる。
【発明の効果】
【０００６】
汎用素材から薄板のレーザ加工と厚板のＮＣ加工機での荒加工が同時並行にでき、積層構造では強度・外観品質で問題になる部分は厚板から形状を削りだす、あるいは金属板の端部を熔接して一体化することから鋳物製の金型に相当する製品品質が得られる金型を短期間に安価に製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
鋳物製金型に相当する成形品を得るため、積層金型のパンチ先端部や複雑な形状部、ダイアール部に厚板の金属板を用いる、あるいは金属板の端部を熔接で一体化した金型構造にして、短期間で製作できるようレーザ加工やＮＣ加工を同時並行に行う製造法とした。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の１実施例の凸型の断面図である。厚板金属板２はパンチ先端の凹凸が多く形状が複雑で、積層構造では強度的に問題がある部分を構成する。薄板金属板群１は高さ方向と平面方向の変化の差が少ない部分を構成する。厚板金属板４は高さ方向に対し平面方向の変化が大きく、積層構造では金属板先端部がナイフエッジ状となり、金型強度や成形品の品質で問題となる部分を構成する。薄板金属板群３は高さ方向に対し平面方向の形状変化の少ない部分を構成し、製作期間短縮のため薄板金属板群１より厚い金属板を使用している。ホルダー５に基準ピン６、６ａを植え込み順次積層し、ボルト７，７ａで締結する。必要に応じ金属板を熔接したり、積層時金属板間にろう材８を挟みボルト締結後全体を加熱して金属板をろう付けして結合力を高めることもできる。金属板の結合後、製品形状１３に加工して仕上げる。
【０００９】
図２は本発明の積層金型と一般の鋳物製金型の製造プロセスを示す。積層金型においては市販の材料を使用し、薄板部のレーザ加工・厚板部のＮＣ荒加工・ホルダー部の加工が同時並行加工ができる。鋳物製金型の場合は鋳物ができるまでの期間が長く、その後機械加工が集中して作業が直列的である。
【００１０】
図３は本発明の積層金型の製造方法を示す。薄板金属板群１、３は市販の鋼板をスライスデータによりレーザカッターで加工する。厚板金属板２、４は市販の鋼板を最大余肉側のスライスデータ１１によりガス切断し、上下面・基準穴・締結用穴を加工し、冶具プレート１０に取り付けて荒加工用データ１２によりＮＣ加工する。ホルダー５は市販の鋼材を製罐し、面・穴をフライス加工する。積層・締結後製品形状切削データ１３によりＮＣ加工して、形状部を仕上げる。
【実施例２】
【００１１】
図４（ａ）の製品形状がなだらかな斜面部やＲ部分で金属板の先端がナイフエッジ状になる部分は２〜６ｍｍの金属板とし、Ａ部の詳細図（ｂ）に示すようにスライスデータ１１によりレーザカットし、積層・締結後金属板端部を熔接９をし、製品形状切削データ１３によりＮＣ加工をする。図（Ｃ）に示すように製品形状面に小さな凹凸１３ａがある場合肉盛熔接１４によりラフな形状を創成後製品形状切削データ１３によりＮＣ加工して、形状部を仕上げる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
板金プレス加工や樹脂成形加工の試作型や小〜注量生産の金型として、外観品質のレベルに関係なく広く活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の積層金型の凸型の断面構造を示す。（実施例１）
【図２】本発明の積層金型と一般の鋳物製金型の製造プロセスを示す。
【図３】本発明の積層金型の製造方法を示す断面図。
【図４】本発明の積層金型の断面図。（実施例２）
【符号の説明】
【００１４】
１、３  薄板金属板群
厚板金属板
５  ホルダー
６，６ａ，６ｂ  基準ピン
７、７ａ  ボルト
８  ロー材
１２  荒加工スライスデータ
１３  製品形状
１４  肉盛熔接
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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